CN101454513B - 作业用车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种利用液压促动器(20)驱动的铲车(1)，具有排出使液压促动器(20)工作的工作油的液压泵(32)、驱动液压泵(32)的电动机(31)、提供直流电的主电池(50a)、将主电池(50a)的直流电力变换为交流电力使电动机(31)工作的逆变器(43)、连接/断开主电池(50a)与逆变器(43)的第2继电器(47)、实施液压促动器(20)的操作的操作装置(14)、控制液压促动器和逆变器(43)动作，同时连接/断开第2继电器(47)的控制器(42)、连接/断开主电池(50a)和控制器(42)的第1继电器(46)、监视主电池(50a)的状态，同时连接/断开第1继电器(46)的电源监视控制器(41)、检测液压泵(32)排出液压的液压传感器(36)、以及计测流入逆变器(43)的负载电流的电流传感器(49)。当排出液压和负载电流没有变化时，使电动机(31)停止工作，在无操作状态时使控制器(42)停止。

Description

作业用车辆
技术领域
本发明涉及以电池驱动的电动机作为动力源的作业用车辆。
背景技术
现有的作业用车辆中使用引擎作为动力源是主流。但是，在地下施工现场那样的由于周围环境的关系而无法使用引擎的现场，使用搭载电动机作为动力源的作业用车辆(例如，参考日本申请公开号特开2004-225355号公报)。作为这种电动机的电源，可使用商用电源、搭载在作业用车辆上的利用商用电源充电的电池等。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在这样的作业用车辆中使用电池驱动电动机的情况下，需要频繁充电时，会导致工作效率下降。因此，要求至少在1天的工作时间内不要对电池进行充电也可以使该作业用的车辆工作。
本发明是针对这样的课题作出的，其目的在于提供一种在液压促动器等不工作的时候能够防止电池充电的电力的消耗的作业用车辆。
解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的作业用车辆(例如，实施例中的履带式铲车(crawler type power shovel vehicle)1)，是由液压促动器驱动的铲车，该作业用车辆具有：排出使该液压促动器作业用的工作油的液压泵；驱动液压泵的电动机；供给直流电力的主电池；将来自主电池的直流电力变换为交流电力提供给电动机从而使电动机工作的逆变器；将主电池和逆变器连接/断开的电动机用继电器(例如，实施例中的第2继电器47)；操作液压促动器的操作装置；利用来自主电池的直流电力工作，并根据操作装置输出的操作信号对液压促动器和逆变器的动作进行控制，同时利用电动机用继电器对主电池和逆变器进行连接/断开的控制器；进行主电池和控制器的连接/断开的控制器用继电器(例如实施例中的第1继电器46)；监视主电池的状态，同时利用控制器用继电器对主电池和控制器进行连接/断开的电源监视控制器；检测液压泵排出的工作油的排出液压的液压传感器；检测从主电池流向逆变器的负载电流的电流传感器。而且，该作业用车辆构成为能够实施下列步骤的结构：第1步骤，控制器在检测出液压传感器检测出的排出液压和电流传感器检测出的负载电流的大小在设定的时间内没有变化时，利用电动机用继电器断开主电池和逆变器，使电动机停止；第2步骤，控制器检测出操作装置在规定的设定时间内持续保持没有输出操作信号的状态后，向电源监视控制器发送指令信号；第3步骤，电源监视控制器收到指令信号时，利用控制器用继电器断开主电池和控制器，使控制器停止。
又，在本发明的这样的作业用车辆，比较理想的构成是，控制器具有启动电动机的开关，在第2步骤中，能够在控制器检测出电动机启动开关被操作时，利用电动机用继电器连接主电池和逆变器以驱动电动机，并返回第1步骤的结构。
又，本发明的作业用车辆，比较理想的构成是，电源监视控制器具有电源开关，在第3步骤控制器被停止后，电源监视控制器检测出电源开关被操作时，以控制器用继电器、电动机用继电器的顺序连接主电池和逆变器的结构。
发明效果
如上所述构成本发明的作业用车辆时，用控制器监视对液压促动器提供工作油的状况和操作装置的操作状况，在不需要液压的时候停止对逆变器的电力供给，而且停止对控制器的电力供给，以减小主电池的不必要的电力消耗，从而延长不对主电池进行充电该作业用车辆能够进行工作的工作时间。又，即使是这样停止对逆变器和控制器等的电力供给，也能够通过按压电动机启动开关或电源开关，简单地对逆变器和控制器进行电力供给。
附图说明
图1是表示本发明的作业用车辆的一种例子的履带式铲车的构成的立体图。
图2是表示上述铲车上搭载的液压单元和电源单元的构成的框图。
图3是表示上述电源单元接通电源时的处理的流程图。
图4是表示上述电源电源的省电控制的流程图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的实施例进行说明。首先，作为本发明的作业用车辆的一个例子，以图1来说明履带式铲车1。还要，该铲车1是用于地下等相对密闭空间的，使用电池(后述的主电池50a)的电力工作的。该铲车1具有：构成行走装置2的行走转向架4，设置在该行走转向架4的后部而且能够上下摇动自由的刮板9，设置在行走转向架4上而且能够旋转的旋转台11，枢轴连结于旋转台11前部的动力铲机构13，和设置在旋转台11上的操作室15。
行走装置2由大致为H型的行走转向架4和设置在该行走转向架4左右的行走机构3构成。行走机构3由设置在行走转向架4左右前部的驱动用链轮5、设置在后部的从动轮6(有时将驱动用链轮5和从动轮6组合称为“履带轮”)、和卷绕在这两个轮5、6上被驱动的左右成对的履带7构成。又，各驱动用链轮5由图中未显示的左右行走电动机(液压马达)驱动，能够使该铲车1行走。又，旋转台11可利用未图示的旋转马达(液压马达)使其相对于行走转向架4旋转。
动力掘土机构13由与旋转台11的前部枢轴连结并能够自由起伏动作的吊杆16，枢轴连结于该吊杆16的前端部能够在该吊杆16的起伏面内上下摇动的臂部17，以及可上下自由摇动地枢轴连结于臂部17的前端的铲斗18所构成。吊杆16借助于吊杆驱动缸21做起伏动作，臂部17借助于臂部驱动缸22摇动，铲斗18借助于铲斗驱动缸23摇动。又，这样的驱动缸和上述行走电动机和旋转电动机，如图2所示，通过液压单元30供给的工作油驱动，在下面的说明中，将其统称为“液压促动器20”。又，该动力掘土机构13的操作借助于设置在操作室15中的操作装置14进行。
液压单元30由电动机31，由该电动机31驱动，排出规定液压·流量的工作油的液压泵32，存储工作油的舱室33，按照与操作装置14的操作相应的供给方向和供给量控制液压泵32排出的工作油有控制地提供给对液压促动器20的控制阀34(电磁比例阀)，以及对温度上升了的工作油进行冷却的油冷却器35所构成。又形成能够进行下述动作的结构，即操作装置14所输出的操作信号，输入到后述的控制器42，该控制器42将与操作信号相应的指令信号输出到控制阀34，对控制阀34进行控制。
将主电池单元50供给的直流电力用逆变器变换为规定电压和频率的交流电力提供给，电动机31对其进行驱动。又，主电池单元50由锂粒子电池构成，由可输出直流高电压(例如，336V直流)的主电池50a，和取得该主电池50a的状态同时保护该状态的保护电路50b构成。
接着，对使用主电池单元50对该电动机31进行电力供给的电源系统40进行说明。电源系统40具有监视主电池单元50的状态和输出电压的电源监视控制器41，以及控制逆变器43和控制阀34使电动机31及液压促动器20动作，并对提供给逆变器43的电力实施连接和切断的控制器42。
该电源系统40为了在铲车1启动时使电源监视控制器41动作，具有输出使该电源监视控制器41动作的直流电压(例如，直流12.6V)的锂离子电池构成的备用电池44，该备用电池44和电池监视控制器41可通过设置在操作室15中的按键开关(key switch)(主电源开关)45进行连接和切断。又电源监视控制器41可向主电池单元50的保护电路50b提供来自备用电池44的电力，并可从该保护电路50b收集主电池50a的状态。
主电池单元50的主电池50a，连接于控制器42和逆变器43以提供电力。主电池50a和控制器42之间连接有第1继电器46的第1接点46a，主电池50a和控制器42借助于该第1继电器46实现连接和切断。又，主电池50a和逆变器43之间连接有第2继电器47的接点47a，主电池50a和逆变器43借助于该第2继电器47实现连接和切断。该控制器42具有将主电池50a供给的高压直流电压变换为低压直流电压(使电源监视控制器41动作用的电压)的DC-DC转换器48，该DC-DC转换器48的输出通过保护用二极管51连接在备用电池44和按键开关45之间，即连接于电源监视控制器41和备用电池44，这些连接可借助于第1继电器46的第2接点46b实现连接和切断。
第1继电器46的第1和第2接点46a，46b，形成能够利用电源监视控制器41的控制实现连接或断开的结构。该第1和第2接点46a，46b通常维持为断开状态(OFF状态)，若电源监视控制器41对第1继电器46施加电压，则变为ON状态，连接这些接点46a，46b形成使主电池50a和控制器42，以及DC-DC转换器48和电源监视控制器41及备用电池44连接的结构。又，如果第1继电器46的第2接点46b被连接，则DC-DC转换器48向电源监视控制器41提供电力，同时对备用电池44进行充电。又，第2继电器47的接点47a借助于控制器42的控制实现连接和断开。该接点47a形成通常维持为断开状态(OFF状态)，从控制器42对第2继电器47施加电压时变为ON状态，该接点47a连接后将主电池50a和逆变器43连接的结构。
又，控制器42形成为能够输入检测设置在液压单元30中的液压泵32的排出压力的液压传感器36的输出值和计测主电池50a提供给逆变器43的负载电流的电流传感器49的检测值的结构。又，在电源监视控制器41中设置有表示第1继电器46为导通状态，即正在向控制器42供电的情况的第1指示灯41a；通过在第1继电器46为断开状态时按压将第1继电器46接通的电源开关41b；以及通报主电池50有异常的报警用指示灯52。而且，在控制器42中设置有表示第2继电器为导通状态，即正在向逆变器43供电的情况的第2指示灯42a，通过在第2继电器47为断开状态时按压，使第2继电器47为导通的电动机启动开关42b。这些第1和第2指示灯41a，42a，报警用指示灯52，电源开关41b，和电动机启动开关42b都配置在操作室15内。
下面参考图3说明该电源系统40对电力供给的控制。首先从电源的接通开始说明。操作室15中搭载的操作者将配置在操作室15中的按键开关45设置为导通时，从备用电池44将电力提供给电源监视控制器41，启动该电源监视控制器41(步骤S100)。电源监视控制器41首先将电力提供给主电池单元50的保护电路50b，启动该保护电路50b，保护电路50b开始收集主电池50a的状态(步骤S110)。然后，电源监视控制器41从保护电路50b取得主电池50a的状态(步骤S120)，判断是否可以使用主电池50a(步骤S130)。例如，主电池50a为过放电状态等情况下，则判断为该主电池50不能使用，电源监视控制器41点亮报警指示灯，使电源接通处理结束(步骤S160)。
另一方面，如果判定主电池50a为正常状态，可以使用，则电源监视控制器41使第1继电器46为导通，从主电池50a向控制器42供给电力，启动该控制器42，同时点亮第1指示灯41a(步骤S140)。又，如上所述，若第1继电器46为导通状态，就从DC-DC转换器48向电源监视控制器41和备用电池44提供电力，接着，电源监视控制器41利用DC-DC转换器48提供的电力动作，同时开始对备用电池44充电。
最后，一旦控制器42启动，该控制器42使第2继电器为导通状态，主电池50a向逆变器43提供电力，控制该逆变器43，对电动机31提供预定电压和频率的交流电力，驱动电动机31，同时点亮第2指示灯42a(步骤S140)，电源系统40的电源接通处理终止。
下面参考图4对利用电源系统40进行的省电控制进行说明。又，所谓省电控制，是指在不需要向液压促动器20提供工作油的时候，使电动机31停止，或使控制器42停止，防止充电的主电池50a的电力的消耗的控制。图4显示了控制42中进行的控制，如上所述停止电源接通处理时，就开始省电控制。又，在图4中，从步骤S240引出的圈起记号A，意味着连接到“开始”之后的圈起的记号A。
控制器42利用液压传感器36和电流传感器49测量排出液压和负载电流(步骤S200)。接着，判断在设定时间内(例如5秒钟)排出液压或负载电流是否有变化(步骤S210)，在有变化的情况下，返回步骤S200，反复进行这些处理。一方面，在设定时间内排出液压和负载电流没有变化时，控制器42使第2继电器47为断开状态，切断对逆变器43的电力供给，使电动机31停止动作，同时使第2指示灯42a熄灭(步骤S220)。
接着，控制器42判断电动机启动开关42b是否为导通(ON)状态(步骤S230)。当判断为电动机启动开关42b处于导通状态时，将第2继电器47接通，对逆变器43供给电力以驱动电动机31，又点亮第2指示灯42(步骤S240)。接着，返回步骤S200，反复进行上述的处理。在步骤S230，判定电动机启动开关42b没有处于导通状态时，控制器42取得操作装置14等的操作状态(步骤S250)，判断是否为在设定时间内无操作控制的状态(步骤S260)，不是无操作控制状态时，返回步骤S230，反复进行这些处理。
在步骤S230判定为在设定时间内持续保持无操作控制状态时，控制器42发送指令信号到电源监视控制器41(步骤S270)。然后，一旦电源监视控制器41接收到来自控制器42的该指令信号，就将第1继电器46断开，切断对控制器42的电力供给，以使该控制器42停止，同时熄灭第1指示灯41a，而且停止对主电池单元50的保护电路50b的电力供给，之后，进入睡眠模式。
一旦进入睡眠模式，电源监视控制器41就停止对按压电源开关41b进行监视以外的动作，极力抑制备用电池44的电力消耗。然后，如果检测出电源开关41b被按下，电源监视控制器41就解除睡眠模式，进行图3所示的电源接通处理中步骤S110以后的处理，使第1和第2继电器46、47为导通状态，将电力提供给控制器42和逆变器43使电动机31动作。
这样，在控制对逆变器43的电力供给的控制器42之外，设置监视主电池单元50并控制对控制器42的电力供给的电源监视控制器41、以及即使在主电池单元50不提供电源的状态下，也能够使该电源监视控制器41动作的备用电池44，即使是在主电池50a发生异常时，也能由电源监视控制器41检测出该异常，通过报警用指示灯52等发出警告，因此操作该铲车1的操作员能立即得知主电池单元50的异常。
此时，如上所述电源投入时的处理能够通过从电源监视控制器41开始依序接通电源而进行，因此电源监视控制器41和控制器42的处理和构成能够简化。又，在主电池50a正常的状态下提供电力给控制器42时，同时利用主电池50a使电源监视控制器41动作并对备用电池44进行充电，从而备用电池44能在主电池50a发生异常时使电源监视控制器41动作。
而且用控制器42监视对液压促动器20的提供工作油的状况和操作装置14的操作状况，在不需要液压时停止对逆变器43的电力供给，而且停止对控制器42的电力提供，以抑制该主电池50a的不必要的电力消耗，能够延长不对该主电池单元50进行充电能够进行的，铲车1的工作时间。又，即使像这样停止对逆变器43和控制器42的电力供给，也能够通过按下电动机启动开关42a或电源开关41a，简单地向逆变器43和控制器42供给电力。

Claims (3)

1.一种由液压促动器驱动的作业用车辆，其特征在于，具有：
排出使所述液压促动器作业用的工作油的液压泵；
驱动所述液压泵的电动机；
提供直流电力的主电池；
将来自所述主电池的直流电力变换为交流电力提供给所述电动机，以使所述电动机工作的逆变器；
使所述主电池与所述逆变器连接/断开的电动机用继电器；
对所述液压促动器进行操作的操作装置；
控制器，其利用来自所述主电池的直流电力工作，根据所述操作装置输出的操作信号，控制所述液压促动器和所述逆变器的动作，同时通过所述电动机用继电器进行所述主电池与所述逆变器的连接/断开；
将所述主电池和所述控制器加以连接/断开的控制器用继电器；
监视所述主电池的状态，同时利用所述控制器用继电器连接/断开所述主电池与所述控制器的电源监视控制器；
检测所述液压泵排出的工作油的排出液压的液压传感器；以及
检测从所述主电池流向所述逆变器的负载电流的电流值的电流传感器；
该作业用车辆执行下列步骤：
第1步骤，所述控制器检测出所述液压传感器检测出的所述排出液压和所述电流传感器检测出的所述负载电流的大小在设定的时间内没有变化，通过所述电动机用继电器断开所述主电池和所述逆变器的连接，使所述电动机停止工作；
第2步骤，所述控制器检测出在设定的时间内所述操作装置没有输出所述操作信号的状态持续位置，将指令信号发送至所述电源监视控制器；以及
第3步骤，所述电源监视控制器在收到所述指令信号时，通过所述控制器用继电器切断所述主电池与所述控制器，使所述控制器停止工作。
2.如权利要求1所述的作业用车辆，其特征在于，
所述控制器具有电动机启动开关；
在所述第2步骤中，所述控制器在检测到所述电动机启动开关被操作时，通过所述电动机用继电器连接所述主电池和所述逆变器，使所述电动机驱动，并返回所述第1步骤。
3.如权利要求1或2所述的作业用车辆，其特征在于，
所述电源监视控制器具有电源开关；
所述第3步骤中，所述控制器停止后，所述电源监视控制器在检测到所述电源开关被操作时，以所述控制器用继电器、所述电动机用继电器的顺序，将所述主电池连接到所述控制器和所述逆变器。
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